油氣田埋地管道完整性檢測(cè)評(píng)價(jià)

摘要：隨著油氣田開(kāi)采，管道應(yīng)用越來(lái)越廣泛，部分管道投運(yùn)時(shí)間長(zhǎng)，運(yùn)行條件苛刻，管道失效時(shí)有發(fā)生，造成資源浪費(fèi)、環(huán)境污染和經(jīng)濟(jì)損失。通過(guò)管道完整性檢測(cè)評(píng)價(jià)，可提前發(fā)現(xiàn)管道運(yùn)行過(guò)程中存在的風(fēng)險(xiǎn)和缺陷，保障管道的安全平穩(wěn)運(yùn)行。文中介紹了完整性檢測(cè)評(píng)價(jià)的方法，以某條油田輸氣管道為例，采用完整性檢測(cè)評(píng)價(jià)方法，開(kāi)展管道的數(shù)據(jù)收集、高后果區(qū)識(shí)別、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及完整性評(píng)價(jià)，取得了顯著成果，為同類檢測(cè)評(píng)價(jià)工程提供參考。

關(guān)鍵詞：油氣管道;完整性檢測(cè)評(píng)價(jià);內(nèi)腐蝕直接檢測(cè);內(nèi)檢測(cè)

1引言

埋地油氣管道介質(zhì)一般含水、H2S、CO2、CL-等，隨著管道服役時(shí)間的增長(zhǎng)、外界土壤特性及地形沉降等因素的影響，管道產(chǎn)生腐蝕導(dǎo)致失效，造成環(huán)境污染或人員傷亡。本文主要介紹了管道完整性在油氣田埋地管道中的應(yīng)用，為油氣田埋地管道完整性檢測(cè)評(píng)價(jià)工作提供參考。

2完整性檢測(cè)評(píng)價(jià)

2.1數(shù)據(jù)收集

管道數(shù)據(jù)來(lái)源包括勘察、設(shè)計(jì)、采購(gòu)、施工、檢測(cè)、驗(yàn)收、投產(chǎn)、運(yùn)行、維護(hù)、廢棄等過(guò)程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，還包括管道測(cè)繪記錄、環(huán)境數(shù)據(jù)、失效分析、應(yīng)急預(yù)案等。管道運(yùn)行期數(shù)據(jù)采集內(nèi)容應(yīng)包含管道屬性數(shù)據(jù)、管道環(huán)境數(shù)據(jù)和管道檢測(cè)維護(hù)管理數(shù)據(jù)以及歷史數(shù)據(jù)。

2.2高后果區(qū)識(shí)別

高后果區(qū)識(shí)別方法和分級(jí)準(zhǔn)則，主要考慮的因素有地區(qū)等級(jí)、村莊及鄉(xiāng)鎮(zhèn)密集程度，周邊是否有公路、易燃易爆場(chǎng)所、國(guó)家自然保護(hù)區(qū)、特定場(chǎng)所以及水源地等[1]。現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施過(guò)程中需要在數(shù)據(jù)收集的基礎(chǔ)上，結(jié)合管道現(xiàn)場(chǎng)情況，在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)管道高后果區(qū)逐一進(jìn)行分級(jí)，并采用GPS定位系統(tǒng)采集位置數(shù)據(jù)。同時(shí)識(shí)別出在這些高后果區(qū)內(nèi)對(duì)管道安全運(yùn)行造成威脅的主要原因，形成高后區(qū)識(shí)別記錄表和高后果區(qū)識(shí)別統(tǒng)計(jì)表。

2.3風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

埋地油氣管道的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估一般采用半定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法[4]。工作內(nèi)容主要包括管段劃分、失效可能性評(píng)價(jià)、失效后果評(píng)價(jià)和風(fēng)險(xiǎn)值計(jì)算。

管道區(qū)段劃分的原則是當(dāng)相關(guān)數(shù)據(jù)出現(xiàn)重要的變化時(shí)插入分段點(diǎn)。綜合管道介質(zhì)、壓力、溫度、規(guī)格、投運(yùn)時(shí)間、介質(zhì)腐蝕性、人口密度、防腐層狀況和地區(qū)等級(jí)要求等對(duì)管線進(jìn)行區(qū)段劃分。

失效可能性分析從第三方破壞、腐蝕、設(shè)備（裝置）及操作和管道本質(zhì)安全方面，針對(duì)埋地鋼制管道在役階段失效可能性進(jìn)行評(píng)分。

失效后果評(píng)分主要從介質(zhì)的短期危害性、介質(zhì)的最大泄漏量、介質(zhì)的擴(kuò)散性、人口密度，沿線環(huán)境、泄漏原因和供應(yīng)中斷對(duì)下游用戶影響等，針對(duì)埋地鋼制道失效后果進(jìn)行評(píng)分。

風(fēng)險(xiǎn)值為失效可能性得分與失效后果得分的乘積，隨后依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)中推薦的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分辦法開(kāi)展風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分。風(fēng)險(xiǎn)高的管段應(yīng)在后續(xù)的檢驗(yàn)檢測(cè)及運(yùn)行維護(hù)過(guò)程中予以重點(diǎn)關(guān)注。

2.4完整性評(píng)價(jià)

完整性評(píng)價(jià)工作主要包括管道檢測(cè)以及適用性評(píng)價(jià)部分，目前油氣管道的檢測(cè)方法主要包括內(nèi)檢測(cè)、外檢測(cè)以及耐壓試驗(yàn)。所有的內(nèi)檢測(cè)方法中，管道漏磁內(nèi)檢測(cè)技術(shù)具有直觀性、準(zhǔn)確性及快捷性，在國(guó)內(nèi)得到了快速的發(fā)展以及認(rèn)可[2]。

適用性評(píng)價(jià)是對(duì)含有缺陷或損傷的管道進(jìn)行的一種評(píng)價(jià)，以確定在預(yù)期的工作條件下是否可以繼續(xù)安全運(yùn)行。現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)工作結(jié)束后，應(yīng)對(duì)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的管道進(jìn)行適用性評(píng)價(jià)，以確定管道許用工作參數(shù)、維修計(jì)劃與下次定期檢驗(yàn)日期。適用性評(píng)價(jià)分為應(yīng)力分析、強(qiáng)度評(píng)估、剩余壽命預(yù)測(cè)和材料適用性評(píng)價(jià)。

3檢驗(yàn)中的應(yīng)用

3.1管道基本狀況及數(shù)據(jù)收集

某油田管道于2014年9月投產(chǎn)，介質(zhì)為含硫濕氣，管材L360NS，設(shè)計(jì)/運(yùn)行壓力為12/8MPa，設(shè)計(jì)/運(yùn)行溫度為60/30℃，規(guī)格為Φ323.9×10mm，全長(zhǎng)約15.6km，采用3PE防腐，強(qiáng)制電流陰極保護(hù)系統(tǒng)，全線均達(dá)到有效保護(hù)。管道全線分布在沙漠地區(qū)，風(fēng)沙大，晝夜溫差大，全年降水少，氣候干旱。

按照要求對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集整理，收集數(shù)據(jù)包括：管道中心線、陰極保護(hù)、管道設(shè)施、第三方設(shè)施、檢測(cè)維護(hù)、基礎(chǔ)地理、運(yùn)行、管道風(fēng)險(xiǎn)和應(yīng)急管理。

3.2高后果區(qū)識(shí)別

通過(guò)對(duì)該管道進(jìn)行高后果區(qū)識(shí)別，共識(shí)別出3處高后果區(qū)，詳見(jiàn)表2。在高后果區(qū)設(shè)置明顯標(biāo)識(shí)，加強(qiáng)高后果區(qū)的巡查巡護(hù)，保證巡線頻率，提升監(jiān)護(hù)力度，同時(shí)加強(qiáng)宣傳和對(duì)第三方施工實(shí)施全過(guò)程的監(jiān)督管理。

3.3風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

在整個(gè)管道完整性檢測(cè)評(píng)價(jià)的過(guò)程中，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估占據(jù)著決定性的位置，為管段的風(fēng)險(xiǎn)排序及下一步完整性評(píng)價(jià)工作奠定基礎(chǔ)。通過(guò)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，能將管段按風(fēng)險(xiǎn)排序，從而將檢驗(yàn)重點(diǎn)集中在高風(fēng)險(xiǎn)管段上，達(dá)到降低風(fēng)險(xiǎn)和減少檢測(cè)成本的目的[3]。結(jié)合數(shù)據(jù)收集結(jié)果和上次檢驗(yàn)情況，預(yù)測(cè)內(nèi)腐蝕為該區(qū)域埋地管道的主要失效原因，因其所處環(huán)境為干旱的沙漠，由外腐蝕引起的管道失效不占據(jù)主導(dǎo)地位。本次檢驗(yàn)的管道區(qū)段劃分結(jié)果見(jiàn)表3，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果見(jiàn)表4。

3.4完整性評(píng)價(jià)

3.4.1評(píng)價(jià)方法確定

結(jié)合沙漠地區(qū)環(huán)境特點(diǎn)，對(duì)該管道進(jìn)行了失效模式判別，該管道的主要失效模式見(jiàn)表5。

為了更加全面的掌握本管道的狀況，結(jié)合數(shù)據(jù)收集結(jié)果和上次檢驗(yàn)情況，確定的檢測(cè)方法為內(nèi)腐蝕直接檢測(cè)及內(nèi)檢測(cè)的組合檢測(cè)方法[4]。

3.4.2內(nèi)腐蝕檢測(cè)

本次檢測(cè)主要參照《Wet Gas Internal Corrosion Direct Assessment Methodology for Pipelines》NACE SP0110-2010的要求進(jìn)行，檢測(cè)分為預(yù)評(píng)價(jià)、間接檢測(cè)、直接檢測(cè)和適用性評(píng)價(jià)等內(nèi)容。

3.4.2.1預(yù)評(píng)價(jià)

預(yù)評(píng)價(jià)主要是數(shù)據(jù)收集及可行性分析。結(jié)果表明該管道基礎(chǔ)數(shù)據(jù)基本齊全，輸送介質(zhì)為含硫濕氣，且氣液比大于5000，滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求，符合開(kāi)展內(nèi)腐蝕直接檢測(cè)評(píng)價(jià)的條件。

3.4.2.2間接檢測(cè)

主要通過(guò)高程測(cè)繪、流場(chǎng)分析等，確定管道的易腐蝕點(diǎn)，為直接檢測(cè)位置確定提供依據(jù)。其中高程測(cè)繪采用PCM+及RTK現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)，繪制管道的高程分布圖。流場(chǎng)分析內(nèi)容主要是計(jì)算管道的臨界傾角，辨別管道中積水或者固體雜質(zhì)的位置，確定最有可能發(fā)生腐蝕的區(qū)域[5]。通過(guò)計(jì)算得出管道實(shí)際傾角和臨界傾角，繪制管道傾角剖面圖見(jiàn)圖2。通過(guò)流場(chǎng)分析結(jié)果和管道傾角斷面圖確定內(nèi)腐蝕可能發(fā)生的位置，從而確定開(kāi)挖直接檢測(cè)位置見(jiàn)圖3。

3.4.2.3直接檢測(cè)

采用了管體外壁爬行漏磁+超聲波C掃描+超聲波測(cè)厚的組合檢測(cè)技術(shù)對(duì)開(kāi)挖坑處的管道進(jìn)了內(nèi)腐蝕檢測(cè)。直接檢測(cè)結(jié)果與內(nèi)檢測(cè)結(jié)果吻合。開(kāi)挖檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表6。

3.4.3內(nèi)檢測(cè)結(jié)果

本次內(nèi)檢測(cè)主要參照《鋼制管道內(nèi)檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》GB/T 27699-2011[6]的要求進(jìn)行，共計(jì)檢出147處金屬損失，金屬損失類型情況見(jiàn)表7，金屬損失程度情況見(jiàn)表8。

選取9處金屬損失程度大于20%wt的缺陷進(jìn)行開(kāi)挖驗(yàn)證，開(kāi)挖檢測(cè)結(jié)果與內(nèi)檢測(cè)結(jié)果吻合。開(kāi)挖驗(yàn)證結(jié)果見(jiàn)表9。

3.5適用性評(píng)價(jià)

參照《含缺陷油氣管道剩余強(qiáng)度評(píng)價(jià)方法》 SY/T 6477-2017[7]中含體積型缺陷管道剩余強(qiáng)度評(píng)價(jià)方法進(jìn)行剩余強(qiáng)度評(píng)價(jià)。依據(jù)《壓力管道定期檢驗(yàn)規(guī)則-長(zhǎng)輸管道》TSG D7003-2010[1]第二十條規(guī)定“對(duì)檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)的危害管道結(jié)構(gòu)完整性的缺陷進(jìn)行剩余強(qiáng)度評(píng)估與安全評(píng)定”，選取9處本次檢測(cè)已驗(yàn)證金屬損失程度大于20%wt的缺陷（包含金屬損失程度最嚴(yán)重的缺陷）開(kāi)展剩余強(qiáng)度評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表10。根據(jù)計(jì)算結(jié)果此管道在目前工況下的最大允許工作壓力為8.35MPa，建議對(duì)管道缺陷進(jìn)行監(jiān)測(cè)并且不超過(guò)當(dāng)前工況繼續(xù)使用。

4結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)運(yùn)用完整性檢驗(yàn)手段，發(fā)現(xiàn)內(nèi)腐蝕為該區(qū)域埋地管道的主要失效原因，因其所處環(huán)境為干旱的沙漠，由外腐蝕引起的管道失效不占據(jù)主導(dǎo)地位。由此得出在油氣田的生產(chǎn)管理過(guò)程中運(yùn)用完整性管理的檢驗(yàn)思路是行之有效的，但依然存在不足，譬如完整性管理貫穿管道的整個(gè)生命周期，需要大量及時(shí)且有效的數(shù)據(jù)信息作為基礎(chǔ)。然而，數(shù)據(jù)收集的過(guò)程耗費(fèi)大量的人力物力和經(jīng)濟(jì)成本，所以很難做到百分之百的數(shù)據(jù)完整程度。這將時(shí)是未來(lái)完整性發(fā)展需要補(bǔ)充和完善的方向，完整性檢測(cè)評(píng)價(jià)方法仍需不斷探索創(chuàng)新。

參考文獻(xiàn)：

[1]GB 32167-2015油氣輸送管道完整性管理規(guī)范.

[2]劉慧芳，張鵬，周俊杰，等.油氣管道內(nèi)腐蝕檢測(cè)技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].管道技術(shù)與設(shè)備.2008（5）：46-48.

[3]GB/T 27512-2011埋地鋼制管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法.

[4]楊永，中建軍，張存牢，等埋地鋼制管道腐蝕直接評(píng)價(jià)方法[J].腐蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù)，2013（6）：535-538.

[5]GB/T 34349-2017輸氣管道內(nèi)腐蝕外檢測(cè)方法.

[6]GB/T 27699-2011鋼制管道內(nèi)檢測(cè)技術(shù)規(guī)范.

[7]SY/T 6477-2017含缺陷油氣管道剩余強(qiáng)度評(píng)價(jià)方法.

作者簡(jiǎn)介：杜振環(huán)（1989-），男，工程師，主要從事壓力管道的檢驗(yàn)工作。